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Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Abscheidung von Staub, Schnee und Feuch- tigkeit aus der Luft, genauer auf Luftreinigungs-Fliehkraftabscheider.
Die erfindungsgemässe Abscheiderkonstruktion kann in den verschiedensten Bereichen der
Technik verwendet werden, wo die Luftreinigung erforderlich ist. Insbesondere kann sie effektiv in Lokomotiven (Elektroloks und Dieselloks) zur Luftreinigung in Kühlsysteme von Elektro- traktionsausrüstungen angewendet werden.
Bekannt ist die Konstruktion eines Luftreinigungs-Fliehkraftabscheiders, der in der US-PS
Nr. 2, 474, 540 beschrieben ist. Er besteht aus einem Satz von aufeinanderfolgend angeordneten
Längssektionen, die aus Prallelementen n-förmigen Profils ausgeführt sind, welche durch vertikale
Zwischenwände zu einem Ganzen zusammengefügt sind. Die Sektionen sind eine in bezug auf die in Strömungsrichtung folgenden schachbrettartig versetzt. Die n-förmigen Profile sind entgegen dem in den Abscheider eintretenden Luftstrom gerichtet. Die Prallelemente, die scharfe Krümmungen von 1800 aufweisen, bilden Kanäle zum Luftdurchtritt. Hiebei vollführt der Luftstrom eine krumm- linige Bewegung, bei der tragende Fliehkräfte entstehen, die die schwereren Teilchen an die Kanal- peripherie fortschleudern.
Sie sammeln sich in den Prallplattenecken an und werden je nach An- sammlung in einen Bunker für Verunreinigungen abgeworfen.
Bekannt ist die Konstruktion eines Luftreinigungs-Fliehkraftabscheiders, der in der
FR-PS Nr. 7. 100. 045 beschrieben ist. Sie stellt einen Fliehkraftabscheider dar, der aus Prall- elementen abgerundeter Form besteht, die schachbrettartig versetzt sind. Hiebei ist die erste Reihe der Elemente mit ihrer konvexen Seite entgegen dem Luftstrom gerichtet, während die ihr nachfol- gende Reihe aus denselben Profilen besteht, die aber in bezug auf die erste Reihe spiegelbildlich angeordnet sind. Die Luft vollführt im Abscheiderinneren eine krummlinige Bewegung, die dazu führt, dass die festen Teilchen an die Kanalwände geschleudert werden und sich in den Zonen der grössten Krümmung an den Prallelementen ablagern.
Bekannt ist eine Einrichtung zur Reinigung der Flüssigkeiten von festen Einschlüssen oder eines gasförmigen Mediums von Feuchtigkeits- und Feststoffteilchen, die in der GB-PS Nr. l, 444, 984 beschrieben ist. Diese Konstruktion stellt einen steifen Rahmen dar, in dem Längssektionen ange- ordnet sind, die aus gleichen Prallelementen bestehen. Jedes Element ist in Form eines Winkel- profils ausgebildet, das entgegen dem Luftstrom geöffnet ist. Die Elemente sind schachbrettartig versetzt und zu den Längssektionen mit Hilfe einer vertikalen Platte vereinigt, die durch die Spitzen der Winkel geht und parallel zum verunreinigten Luftstrom liegt.
Die Luft gelangt in den Abscheider seitens der Winkelöffnung, tritt ins Innere von Taschen ein, die von ihnen gebildet sind, und vollführt noch eine krummlinige Bewegung, indem sie die Aussenseiten der Winkel umströmt. Das Absetzen des Staubes erfolgt im Innern der Winkel.
Die im vorstehenden beschriebenen Konstruktionen bestehen aus Längssektionen, was ihre Montage, Demontage und Reinigung erschwert. Sie alle weisen grosse Tiefenmasse auf, weshalb sie für ihre Unterbringung grössere Produktionsräume beanspruchen.
Die erste und dritte Konstruktion besitzen eine schlechte Aufteilung und Führung des Luftstroms am Eintritt, was erhebliche aerodynamische Verluste mit sich bringt und die Effektivität der Luftreinigung in der ersten Reihe der Prallelemente vermindert.
In der zweiten Konstruktion wird der Luftstrom am Eintritt in den Abscheider etwas besser aufgeteilt, aber dank den stufenlosen Abrundungen der Prallelemente wird der Luftstrom im Abscheider beschleunigt und reisst die im Luftstrom enthaltenen festen Teilchen mit, was ein rasches Zusetzen der nachfolgenden Sektionen bewirkt und die Perioden zwischen den Reinigungsvorgängen verkürzt. Dies wirkt sich auf die Effektivität einzelner Reihen der Prallelemente nachteilig aus und erfordert eine beträchtliche Erhöhung ihrer Zahl zur Gewährleistung der notwendigen Reinigungsgüte. Daraus ergeben sich erhebliche Abscheiderabmessungen in der Tiefe und Zunahme der Filteraussenmasse.
In der dritten Konstruktion bestehen zwischen den Zwischenwänden und den Winkeln der Prallelemente schmale Taschen, wo die Ablagerung von Verunreinigungen möglich ist, die eine unerwünschte Veränderung der Aerodynamik von Innenkanälen des Strömungsteils des Abscheiders und eine erhebliche Zunahme seines aerodynamischen Widerstandes verursachen kann. Die Reinigung dieser Taschen aber ist äusserst schwierig.
Hier ist genauso wie in der zweiten Konstruktion eine
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grosse Anzahl von aufeinanderfolgenden Prallelementreihen erforderlich, weil in jeder Reihe der
Staub vorwiegend nur bei einem relativ geringen Teil des Luftstroms abgeschieden wird, der ins
Innere des Winkels eintritt, während der Hauptteil der Luft sich im Kanal geringer Krümmung und konstanten Querschnitts zwischen den Elementen ungehindert bewegt, wobei auch die festen bzw. flüssigen Einschlüsse darin mit getragen werden.
Alle drei Filterkonstruktionen weisen einen erheblichen aerodynamischen Widerstand auf, was einen beträchtlichen Energieaufwand für den Ventilatorenantrieb bedingt, ausserdem wird in keiner von ihnen das zur intensiven Reinigung erforderliche Ausbilden der Strömung gewährleistet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftreinigungs-Fliehkraftabscheider mit einem solchen Strömungsteil zu schaffen, der bei geringen Tiefenabmessungen und gemässigten aero- dynamischem Widerstand eine intensive Luftreinigung dank einer guten Aufteilung und Führung des Luftstroms am Eintritt in den Abscheider und der Anwendung von zusätzlichen Elementen ge- währleisten würde, welche die Bewegung des verunreinigten Luftstroms in Querschnittsverengungen, seine plötzliche Expansion und den Zusammenstoss mit den Prallelementen formieren und die Selbst- reinigung des Abscheiders gewährleisten.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Luftreinigungs-Fliehkraftabscheider, der einen steifen Rahmen enthält, in dem Prallelemente befestigt sind, die schachbrettmusterartig versetzt angeordnet sind und jedes von denen in Form eines Winkels mit einer Platte ausgeführt ist, die bei seiner Spitze parallel zum verunreinigten Luftstrom befestigt ist, erfindungsgemäss mit Prallwänden, die sich zwischen den Prallelementen befinden, und mit Stromzerteilern ver- sehen ist, die am Eintritt der verunreinigten Luft in das Filter liegen, als Winkel gestaltet sind, deren Spitzen entgegen dem verunreinigten Luftstrom gerichtet sind, und die Spalte zwischen den
Prallelementen verdecken, von denen jedes ein bogenförmiges Schild besitzt, das am freien Ende seiner Platte befestigt ist, wobei die Schenkel der Winkel der Prallelemente gelocht sind.
Die Anwendung der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Konstruktion des Fliehkraftabscheiders, beispielsweise zur Luftreinigung in Kühlsystemen der Elektrotraktionsausrüstung von Lokomotiven, gestattet, die Betriebszuverlässigkeit der Fahrmotoren infolge einer erheblichen Verbesserung der Reinigungsgüte der Kühlluft von Staub, Feuchtigkeit und Schnee um 30% zu erhöhen, gewährleistet regelmässige Selbstreinigung des Abscheiders und folglich dessen gleichbleibende aerodynamische Charakteristika. Ausserdem sind diese Abscheider in den eingeengten Räumen der Eisenbahnfahrzeuge leicht unterzubringen, sie ermöglichen, den Elektroenergieaufwand für die Luftreinigung erheblich zu vermindern und die schwere, unqualifizierte sowie für den Menschen gesundheitsschädliche Arbeit bei der Filterreinigung zu beseitigen.
Im folgenden wird die Erfindung an einem konkreten Ausführungsbeispiel derselben sowie an Hand der Zeichnungen erläutert ; in den Zeichnungen zeigt : Fig. leine Gesamtansicht des Strömungteils des Fliehkraftabscheiders gemäss der Erfindung ; Fig. 2 einen der Schenkel des Winkels des Prallelements gemäss der Erfindung ; Fig. 3 eine Gesamtansicht des Abscheiders, Vorderansicht gemäss der Erfindung.
Die erfindungsgemässe Abscheiderkonstruktion besteht aus einem steifen Rahmen --1-- (Fig. 1), in dem aufeinanderfolgend vertikale Sektionen --2-- befestigt sind. Diese Sektionen --2-- ent- halten schachbrettartig versetzt angeordnete Prallelemente, die als Winkel --3-- mit einer Platte --4-- ausgebildet sind, die an der Winkelspitze befestigt ist. Am freien Ende der Platte--4-eines jeden Prallelements ist ein bogenförmiger Schild --5-- befestigt. Im Innern der Zellen, die zufolge des schachbrettartigen Versatzes der Prallelemente gebildet sind, sind Prallwände --6-- angebracht. Vor der ersten Sektion der Prallelemente sind Stromzerteiler--7--angebracht, die als Winkel gestaltet sind und die spaltartigen Zwischenräume zwischen den Prallelementen verdecken.
Unter dem Filter befindet sich ein Bunker zum Auffangen von Verunreinigungen (in den Zeichnungen nicht dargestellt).
Die Schenkel der stählernen Winkel--3-- (Fig. 2) der Prallelemente sind gelocht ausgeführt.
Der Rahmen--1-- (Fig. 3) des Abscheiders ist mit elastischen Elementen--8--, die an seinen Ecken angebracht und an einer Konstruktion --9-- befestigt sind, die mit dem Elektrolokkasten starr verbunden ist, sowie mit elastischen Begrenzern --10-- zur Begrenzung von Querverschiebun- en versehen, die in Form von Federn bzw. Gummieinlagen ausgeführt sein können.
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Der erfindungsgemässe Luftreinigungsträgheitsabscheider arbeitet folgenderweise. Die Luft gelangt in den Abscheider durch die vordere Reihe von Stromzerteilern --7-- (Fig. 1), die das
Geschwindigkeitsfeld vor der ersten Sektion--2--von Prallelementen ausgleichen und die erfor- derliche Richtung der Luftstromzuführung zu den Winkeln --3-- der Prallelemente dieser Sektion 5--2--gewährleisten. Dies führt zu einer besträchtlichen Steigerung der Effektivität der Luftreini- gung in der ersten Sektion --2-- von Prallelementen.
Die gelochte Ausführung der Winkel --3--
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zum Zusammenstossen der festen Teilchen in diesen Zonen, was einen Geschwindigkeitsverlust durch dieselben sowie das nachfolgende Herausfallen aus dem verunreinigten Luftstrom gewährleistet, Zur weiteren Erhöhung der Luftreinigungseffektivität und Gewährleistung der Selbstreinigung des Abscheiders trifft der Luftstrom nach dem Durchtritt durch die gelochten Winkel --3-- und dem Umströmen derselben auf ein Hindernis in Form der Prallplatten--6--, die zum Herausfallen von grobdispersen Einschlüssen sowie zur Verwirbelung des Stroms beitragen, die die Entstehung von Trägheitskräften veranlasst, welche die Verunreinigungsteilchen an die Stromperipherie fortschleudern,
wobei das Ansammeln derselben in den Ecken der Prallelemente und das nachfolgende Entfernen aus dem Strom in den zum Auffangen von Verunreinigungen bestimmten Bunker gewährleitet ist. Beim Umströmen der freien Enden der Prallelemente, die mit den bogenförmigen Schilden --5-- versehen sind, entstehen Stromablösungszonen, was zum zusätzlichen Absetzen von feindispersen Einschlüssen führt. Im Strömungsteil des Abscheiders sind keine engen Taschen vorhanden, die durch die Verunreinigungen verstopft werden könnten.
Die Selbstreinigung des Abscheiders bei seinem Einsatz in Transportmitteln wird zusätzlich dadurch gewährleistet, dass der Rahmen --1-- an den elastischen Elementen--8-- (Fig. 3) aufge-
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gen, die in den Ecken der Prallelemente konglomerieren, werden unter der schüttelnden Einwirkung des Rahmens --1-- in den Bunker abgeworfen.
Der Abscheider besteht aus aufeinanderfolgend angebrachten Sektionen--2-- (Fig. l), was die Abscheidermontage erleichtert und es gestattet, entsprechend den jeweiligen Anforderungen an die Luftreinheit eine beliebige Zahl von Sektionen --2-- vorzusehen.
Die Anwendung der erfindungsgemässen Konstruktion des selbstreinigenden Fliehkraftabscheiders in den Luftkühlungssystemen der Elektrotraktionsausrüstung von Lokomotiven ermöglicht es, wie es die Betriebsprüfungen unter extremen Bedingungen ergeben haben, einen zuverlässigen Schutz der Elektrotraktionsausrüstung gegen Staub, Feuchtigkeit und Schnee zu gewährleisten und dadurch die Betriebszuverlässigkeit von Fahrmotoren um 30% zu erhöhen. Der Abscheider bedarf keiner Reinigung und Überwachung durch das Bedienungspersonal, weshalb sein Einsatz eine erhebliche Betriebskostensenkung ermöglicht. Der Abscheider weist einen gleichbleibenden aerodynamischen Widerstand auf, was die Möglichkeit bietet, das Kühlsystem zu automatisieren und eine beträchtliche Einsparung des Elektroenergieaufwandes für die Luftreinigung zu erzielen.
Er besitzt geringe Abmessungen in der Tiefe, weshalb er unter eingeengten Bedingungen von bestehenden wie auch neugebauten Lokomotiven leicht untergebracht werden kann.
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The invention relates to devices for separating dust, snow and moisture from the air, more precisely to air cleaning centrifugal separators.
The separator construction according to the invention can be used in a wide variety of areas
Technology used where air purification is required. In particular, it can be used effectively in locomotives (electric locomotives and diesel locomotives) for air purification in cooling systems of electrical traction equipment.
The construction of an air cleaning centrifugal separator is known, which is in the US-PS
No. 2, 474, 540. It consists of a set of consecutively arranged
Longitudinal sections, which are made of baffle elements n-shaped profile, which by vertical
Partitions are assembled into a whole. The sections are staggered with respect to those following in the direction of flow. The n-shaped profiles are directed against the air flow entering the separator. The baffle elements, which have sharp curvatures from 1800, form channels for air passage. The air flow then carries out a curvilinear movement that creates bearing centrifugal forces that propel the heavier particles to the periphery of the channel.
They accumulate in the baffle plate corners and, depending on the accumulation, are thrown into a bunker for contamination.
The construction of an air cleaning centrifugal separator is known, which in the
FR-PS No. 7,100,045. It is a centrifugal separator that consists of impact elements with a rounded shape that are offset like a checkerboard. The first row of elements is directed with its convex side against the air flow, while the row following it consists of the same profiles, but which are arranged in mirror image with respect to the first row. The air carries out a curvilinear movement inside the separator, which causes the solid particles to be thrown against the channel walls and to be deposited on the impact elements in the zones of greatest curvature.
A device for cleaning the liquids from solid inclusions or a gaseous medium from moisture and solid particles is known, which is described in GB-PS No. 1, 444, 984. This construction represents a rigid frame in which longitudinal sections are arranged, which consist of the same impact elements. Each element is designed in the form of an angle profile that is open against the air flow. The elements are offset like a checkerboard and are combined to form the longitudinal sections with the help of a vertical plate that goes through the tips of the angles and is parallel to the contaminated air flow.
The air enters the separator from the angle opening, enters the pockets formed by them, and makes a curvilinear movement by flowing around the outside of the angles. The dust is deposited inside the angles.
The constructions described above consist of longitudinal sections, which complicates their assembly, disassembly and cleaning. They all have a large depth, which is why they take up larger production rooms to accommodate them.
The first and third designs have poor distribution and guidance of the air flow at the entrance, which entails considerable aerodynamic losses and reduces the effectiveness of air cleaning in the first row of the baffle elements.
In the second construction, the air flow at the inlet into the separator is divided somewhat better, but thanks to the continuous rounding of the impact elements, the air flow in the separator is accelerated and entrains the solid particles contained in the air flow, which causes the subsequent sections to clog quickly and the periods shortened between cleaning processes. This has an adverse effect on the effectiveness of individual rows of the baffle elements and requires a considerable increase in their number to ensure the necessary cleaning quality. This results in considerable separator dimensions in terms of depth and an increase in the filter outer mass.
In the third construction, there are narrow pockets between the partition walls and the angles of the baffle elements, where the deposition of contaminants is possible, which can cause an undesirable change in the aerodynamics of the internal channels of the flow part of the separator and a considerable increase in its aerodynamic resistance. But cleaning these bags is extremely difficult.
Here is the same as in the second construction
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large number of successive rows of baffle elements required because in each row the
Dust is predominantly separated only with a relatively small part of the air flow that goes into the
Inside of the angle occurs, while the main part of the air moves freely in the channel of low curvature and constant cross-section between the elements, whereby the solid or liquid inclusions are also carried therein.
All three filter constructions have a considerable aerodynamic resistance, which requires a considerable amount of energy for the fan drive, moreover, none of them guarantee the formation of the flow required for intensive cleaning.
The invention has for its object to provide an air cleaning centrifugal separator with such a flow part that, with small depth dimensions and moderate aerodynamic resistance, intensive air cleaning thanks to a good distribution and guidance of the air flow at the entrance to the separator and the use of additional elements would ensure that the movement of the contaminated air flow in cross-sectional constrictions, its sudden expansion and the collision with the impact elements form and ensure the self-cleaning of the separator.
The object is achieved in that the air cleaning centrifugal separator, which contains a rigid frame, in which baffle elements are fastened, which are arranged in a checkerboard pattern, and each of which is designed in the form of an angle with a plate which is parallel to the tip at its tip contaminated air flow is fixed, according to the invention with baffles, which are located between the baffle elements and provided with flow dividers, which are located at the entry of the contaminated air into the filter, are designed as angles, the tips of which are directed against the contaminated air flow, and the column between the
Hide baffle elements, each of which has an arcuate shield attached to the free end of its plate, the legs of which are perforated at the angles of the baffle elements.
The use of the design of the centrifugal separator proposed according to the invention, for example for air purification in cooling systems of the electric traction equipment of locomotives, allows the operational reliability of the traction motors to be increased by 30% as a result of a considerable improvement in the cleaning quality of the cooling air from dust, moisture and snow, and ensures regular self-cleaning of the separator and consequently its consistent aerodynamic characteristics. In addition, these separators can be easily accommodated in the restricted spaces of the railway vehicles, they make it possible to significantly reduce the electrical energy required for air cleaning and to eliminate the heavy, unqualified work that is harmful to human health when cleaning filters.
The invention is explained below using a specific exemplary embodiment of the same and with reference to the drawings; in the drawings: FIG. 1 shows an overall view of the flow part of the centrifugal separator according to the invention; 2 shows one of the legs of the angle of the impact element according to the invention; Fig. 3 is an overall view of the separator, front view according to the invention.
The separator construction according to the invention consists of a rigid frame --1-- (Fig. 1), in which successive vertical sections --2-- are fastened. These sections --2-- contain baffle elements arranged in a checkerboard arrangement, which are designed as angles --3-- with a plate --4--, which is attached to the angle tip. At the free end of the plate - 4-of each impact element, an arcuate shield --5-- is attached. In the interior of the cells, which are formed due to the checkerboard-like offset of the baffle elements, baffle walls --6-- are attached. In front of the first section of the baffle elements, flow dividers - 7 - are attached, which are designed as angles and cover the gap-like spaces between the baffle elements.
Under the filter is a bunker for collecting contaminants (not shown in the drawings).
The legs of the steel angles - 3-- (Fig. 2) of the impact elements are perforated.
The frame - 1-- (Fig. 3) of the separator is with elastic elements - 8--, which are attached at its corners and attached to a structure --9--, which is rigidly connected to the electric locomotive box, as well Provided with elastic limiters --10-- to limit transverse displacements, which can be in the form of springs or rubber inserts.
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The air cleaning inertia separator according to the invention works as follows. The air enters the separator through the front row of flow dividers --7-- (Fig. 1), which do
Compensate the speed field in front of the first section - 2 - of the baffle elements and ensure the required direction of the air flow to the angles --3-- of the baffle elements in this section 5--2. This leads to a remarkable increase in the effectiveness of air purification in the first section --2-- of impact elements.
The perforated execution of the angles --3--
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to collide the solid particles in these zones, which ensures a loss of speed through them and the subsequent falling out of the contaminated air stream, to further increase the air cleaning effectiveness and ensure the self-cleaning of the separator, the air stream hits after passing through the perforated angles --3-- and flowing around it onto an obstacle in the form of the baffle plates - 6--, which contribute to the falling out of coarsely dispersed inclusions and to the swirling of the current, which causes the creation of inertial forces which propel the contaminant particles to the current periphery,
the accumulation thereof in the corners of the baffle elements and the subsequent removal from the stream is ensured in the bunker intended for collecting contaminants. When the free ends of the baffle elements flow around, which are provided with the arc-shaped shields --5--, current separation zones arise, which leads to the additional deposition of finely dispersed inclusions. There are no narrow pockets in the flow section of the separator that could be blocked by the contaminants.
The self-cleaning of the separator when it is used in means of transport is additionally ensured by the fact that the frame --1-- on the elastic elements - 8-- (Fig. 3)
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Conditions that conglomerate in the corners of the impact elements are thrown into the bunker under the shaking action of the frame --1--.
The separator consists of successively attached sections - 2-- (Fig. L), which makes it easier to install the separator and allows any number of sections --2-- to be provided in accordance with the respective air purity requirements.
The use of the construction according to the invention of the self-cleaning centrifugal separator in the air cooling systems of the electric traction equipment of locomotives, as the operating tests under extreme conditions have shown, enables reliable protection of the electric traction equipment against dust, moisture and snow and thereby the operational reliability of traction motors by 30%. to increase. The separator does not require any cleaning and monitoring by the operating personnel, which is why its use enables a considerable reduction in operating costs. The separator has a constant aerodynamic resistance, which makes it possible to automate the cooling system and to achieve a considerable saving in electrical energy expenditure for air purification.
It has small dimensions in depth, which is why it can easily be accommodated by existing as well as newly built locomotives under restricted conditions.